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专利号: 2025106719702
申请人: 淮阴师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:在基站侧部署天线接收阵列,以0.5ms间隔采集无人机射频信号;

步骤S2:采集的无人机射频信号数据通过服务器进行信号预处理;

步骤S3:将预处理后的多维度特征进行同步校准,生成特征尺寸图;

步骤S4:验证无人机的逻辑标识,验证通过后再执行步骤S5,验证不通过直接发出警报;

步骤S5:服务器对通过逻辑标识验证的无人机进行射频指纹的匹配;

步骤S6:射频指纹匹配成功后,结合无人机的飞行轨迹建立二次验证模型;

步骤S7:对异常的无人机注入特定的测试信号检测无人机的伪装行为。

2.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S1中,天线接收阵列包括天线单元、射频链路单元和同步控制单元;所述天线单元为双极化微带贴片天线并加载有可调移相器,所述天线单元进行空间部署时,采用双层菱形拓扑排列,水平层间距设置为1/4波长,垂直层间距扩展至3/8波长;

所述射频链路单元包括接收通道模块和相位控制模块;所述接收通道模块为16通道零中频接收链路;每个所述通道包括低噪声放大器、带通滤波器和可变增益放大器;所述相位控制模块为集成数控移相器;

所述同步控制单元包括时空网络模块和时序校准模块;所述时空网络模块采用OCXO恒温晶振通过H‑tree拓扑分配时钟信号至16通道。

3.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S2中,服务器进行信号预处理的具体流程如下:步骤S21、噪声抑制:采用自适应小波阈值去噪消除高斯白噪声;

步骤S22、功率归一化:动态调节信号幅度至统一量纲;

步骤S23、信号分割:基于叶贝斯变点检测划分瞬态/稳态阶段;

步骤S24、频域重构:应用变分模态分解分离同频干扰分量,采用EMD算法提取固有模态函数;

步骤S25、相位补偿:通过Hibert变换校准载波相位偏移;

步骤S26、数据降维:主成分分析压缩冗余特征。

4.根据权利要求3所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述预处理完成后的射频信号数据进行多维特征提取,所述多维特征提取的信息包括I/Q正交分量、瞬态响应特性、时域过冲系数、符号时钟抖动、频谱包络轮廓、频谱不对称度、带外辐射强度、相位噪声特性、调制误差率、载波频率偏移、多径时延扩展、相位轨迹相关性,通过对这些射频信号进行分析和提取,形成无人机唯一的特征作为认证的身份凭证,即射频指纹。

5.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S3中,多维度特征同步校准流程如下:步骤S31:对每个天线单元配置独立的时间戳标记器;

步骤S32:采用互相关算法对齐16个通道的采样起始点;

步骤S33:建立三维坐标系映射各天线的空间位置;

步骤S34:对12个特征分别进行特征的归一化处理;

步骤S35:划分512ms时间窗口,以0.5ms为间隔生产1024个采样点,通过三次样条插值将时间序列扩展至256个点;

步骤S36:将4*4天线阵列转换为8*32的空间编码矩阵;

步骤S37:构建多维张量和矩阵,创建四维原始数据体并通过双线性插值将特征尺寸图调整至256*256;

步骤S38:加载预先构建的信道冲激响应库,应用双曲正切变换增强特征对比度。

6.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S4中,无人机的逻辑标识验证时,通过IEEE标准OUI数据库校验前24位无人机制造厂商代码有效性,服务器部署Bloom过滤器匹配数据库中无人机的黑白名单,并实时同步民航局无人机监管系统MAC地址注册库。

7.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S5中,射频指纹的匹配流程如下:步骤S51:输入射频指纹生成的特征尺寸图至Resnet50识别模型;

步骤S52:经过卷积核大小为7*7的卷积层;

步骤S53:配合窗口大小为3*3的最大池化层改变图像的通道和大小;

步骤S54:将4组Resnet残差单元的每一层都与前面所有层连接,再将Conv4的3*3卷积替换为3*3、3*1和3*3这三个卷积;

步骤S55:从不同的空间提取多尺度的射频指纹特征在进行线性相加融合。

8.根据权利要求7所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S54中,将4组Resnet残差单元的每一层都与前面所有层连接时,将第一层输出 使用快捷连接connect1改变形状,使其满足第三层的输入,再与第二层输出 融合后输入第三层,经过Conv3作用后输出 ,然后将第一层输出 、第二层输出 分别使用快捷连接connect2和connect3改变形状,使其满足第四层的输入,再与第三层输出 融合后输入第四层,经过Conv4的作用后输出 。

9.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S6中,对无人机进行飞行轨迹验证的具体流程如下:步骤S61:部署ADS‑B接收器捕获无人机经纬度和高度信息;

步骤S62:建立标准飞行特征库,对无人机飞行轨迹平滑度、速度以及空间决策进行验证;

步骤S63:实时解析MAC帧结构,建立通信行为基线模型;

步骤S64:构建隐马尔可夫模型描述状态转移概率。

10.根据权利要求1所述的一种基于射频指纹的无人机身份认证方法,其特征在于,所述步骤S7中,向无人机注入特定的测试信号检测无人机伪装行为的具体流程如下:步骤S71:采用OFDM子载波掩蔽技术,在正常通信频段内插入伪随机QPSK调制信号;

步骤S72:嵌入无人机唯一性标识;

步骤S73:生成动态相位扰动码,每个码片包含8位设备特征信息;

步骤S74:利用MAC层帧件空隙插入测试信号;

步骤S75:对无人机的响应特征进行分析,对伪装信息进行检测。